将具有有效函数空间（如 ML）的语言核心嵌入到 Haskell 中有多实用？

Question

正如 Moggi 20 年前提出的那样，像 ML 这样的语言的有效函数空间 -> 可以分解为标准的总函数空间 => 加上一个强大的 monad T 捕捉效果。

<代码>A - > B 分解为 A =>; (TB)

现在，Haskell 支持 monad，包括一个 IO monad，它看起来足以实现 ML 中的效果，并且它有一个包含 => 的函数空间。 （但也包括部分功能）。因此，我们应该能够通过这种分解将 ML 的相当大的片段翻译成 Haskell。理论上我认为这是可行的。

我的问题是这样的嵌入是否可行：是否有可能设计一个 Haskell 库，允许以与 ML 不太远的风格在 Haskell 中进行编程？如果是的话，表现会如何？

我对“实用”的标准是，广泛使用效果的现有 ML 代码可以通过嵌入相对轻松地转录为 Haskell，包括涉及高阶函数的复杂情况。

为了使这一点具体化，我自己尝试通过嵌入进行这样的转录如下。主要功能是一些简单的 ML 代码的转录，该代码强制生成 5 个不同的变量名称。我的版本没有直接使用分解，而是提升了函数，以便它们评估其参数 - main 之前的定义是一个包含提升原语的迷你库。这工作得很好，但有些方面并不完全令人满意。

1. 通过 val 将值注入到计算中的语法噪音有点太多。拥有未提升的函数版本（如 rdV）会有所帮助，但代价是需要定义这些函数。
2. 像 varNum 这样的非值定义需要通过 do 中的 <- 进行一元绑定。然后，这会强制依赖于它们的任何定义也位于同一 do 表达式中。
3. 看起来整个程序最终可能会出现在一个巨大的 do 表达式中。这就是 ML 程序通常被考虑的方式，但在 Haskell 中它并没有得到很好的支持 - 例如，你被迫使用 case 而不是方程。
4. 我想尽管整个 IO monad 都是线程化的，但还是会有一些懒惰。鉴于机器学习程序是为严格评估而设计的，因此惰性可能应该被消除。我不确定最好的方法是什么。

那么，对于改进这一点，或者使用相同分解的更好方法，甚至使用反映 ML 的风格在 Haskell 中实现相同广泛编程目标的不同方法，有什么建议吗？ （并不是我不喜欢 Haskell 的风格，只是我希望能够轻松映射现有的 ML 代码。）

import Data.IORef
import Control.Monad

val :: Monad m => a -> m a
val = return

ref = join . liftM newIORef
rdV = readIORef                                    -- Unlifted, hence takes a value
(!=) r x =  do { rr <- r; xx <- x; writeIORef rr xx  }

(.+),(.-) :: IO Int -> IO Int -> IO Int
( (.+),(.-) ) = ( liftM2(+), liftM2(-) )

(.:) :: IO a -> IO [a] -> IO [a]
(.:) = liftM2(:)
showIO :: Show a => IO a -> IO String
showIO = liftM show

main = do 
    varNum <- ref (val 0)
    let newVar = (=<<) $ \() -> val varNum != (rdV varNum .+ val 1) >> 
                                val 'v' .: (showIO (rdV varNum))
    let gen = (=<<) $ \n -> case n of 0 -> return []
                                      nn -> (newVar $ val ()) .: (gen (val n .- val 1))
    gen (val 5)

Answer 1

这里是 sigfpe 提供的一种可能的方法。它不涵盖 lambda，但似乎可以扩展到它们。